Page 135 - 《精细化工》2021年第8期
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             第 8 期                 王延炜，等: Bi /Bi 2 O 2 CO 3 /N-TiO 2 复合材料的制备及其光催化性能                  ·1629·

            HUANG 等   [10] 制备出 N-TiO 2 @C 异质结构，证明了             （JEOL）；K-Alpha+型 X 射线光电子能谱仪，赛默
            氮掺杂导致晶格缺陷，使 N 2p 轨道与 O 2p 轨道杂                      飞世尔科技有限公司；H1850 型台式高速离心机，
            化，因此，TiO 2 价带位置提高，禁带宽度降低，增                         湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；SB5200DA 型
            强了材料对可见光的吸收能力，提高了可见光下氮                             超声波清洗机、SCIENTZ-10N 型冷冻干燥机，宁波
            掺杂 TiO 2 复合光催化材料对苯酚的降解。但是，氮                        新芝生物科技股份有限公司；L8 型紫外-可见分光
            掺杂改性也存在缺陷，可能会生成更多的光生电子                             光度计，上海仪电分析仪器有限公司；NOVA 2000e
            和空穴的复合中心，降低光催化材料的可见光活性。                            型比表面积和孔隙度分析仪，美国康塔仪器公司；
                 调整形貌是修饰 TiO 2 的另一个方式，被广泛应                     Lambda 750 型紫外-可见近红外分光光度计，美国珀
            用于提高 TiO 2 的光催化活性         [11-12] 。前人报道，一维         金埃尔默公司；Fluorolog3 型稳态、瞬态、荧光及红
            TiO 2 纳米带（TiO 2  NBs）具有高纵横比线性结构，                   外荧光综合测试系统，美国 HOR1BA JOB1N YVON
            具有更高的比表面积，易于与其他组分形成异质结，                            公司；Xveo TQ-XS 型超高效液相色谱-三重四极杆
            特殊带状结构更有利于载流子沿轴向快速迁移，并                             质谱联用仪，美国 Waters 公司。
            且光催化反应过程中更易回收              [13] 。但由于 TiO 2  NBs    1.2   方法
            特殊结构易降低带状表面活性位点，并且光生电子和                            1.2.1  TiO 2  NBs 的制备
            空穴在反应过程中更易复合，因此需要进一步改性。                                采用溶剂热法制备 TiO 2 纳米带          [19] 。将 30 mL
                 近年来，铋系材料特殊的性质引起人们的广泛                          N,N-二甲基甲酰胺（389.93 mmol），20 mL 冰乙酸
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            关注，如单质铋（Bi ）电子迁移率高，费米能级低                   [14] ；  （349.71 mmol），1.0 mg 脱水乙酸锂（15.15 mmol）
            碳酸氧铋（Bi 2 O 2 CO 3 ）稳定性高       [15] ，光催化活性    在 25  ℃超声分散 0.5 h 形成澄清溶液；继续向体系
            高 [16] 等。尽管对铋系催化剂进行大量研究，但大部                        中加入 10 mL 钛酸丁酯（29.38 mmol），超声 30 min。
            分研究集中于粒径较大的微米级铋系材料，其应用                             然后，将溶液转移到带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢
            仍受到光生电子与空穴复合率高以及可见光利用率                             反应釜中，在烘箱（200  ℃）中保持恒温反应 20 h，
            低等缺点的限制。量子点具有较短电荷迁移距离，                             降至室温。将反应产物用无水乙醇洗涤 6 次，然后
            较大的界面有效接触面积和超快的载流子传输速                              在 60  ℃真空干燥箱中干燥 12 h，将干燥后样品研
            度 [17-18] 。因此，制备量子点级别光催化材料有利于                      磨成均匀白色粉末，即 TiO 2 纳米带。
            光生载流子的迁移，进而减少其复合率，可进一步                             1.2.2  Bi /Bi 2 O 2 CO 3 /N-TiO 2 的制备
                                                                       0
            提高其光催化效率。                                              将 24 mg 五水合硝酸铋（0.05 mmol）溶于 20 mL
                 本文拟利用 TiO 2  NBs 为基底，乙二胺为还原剂                  乙二醇（355.35 mmol）中，搅拌 30 min 后形成澄清
            及氮源，制备出单质铋与碳酸氧铋复合量子点结合                             溶液 a。将 96 mg TiO 2  NBs（1.20 mmol）溶于 26 mL
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            氮掺杂 TiO 2 催化剂（Bi /Bi 2 O 2 CO 3 /N-TiO 2 ），并测      乙二胺（389.35 mmol）中，搅拌 30 min 后形成澄
            试其在可见光照射下光催化降解罗丹明 B 的反应效                           清溶液 b。将溶液 a、b 混合均匀，搅拌 15 min 后在
            率。本研究为 TiO 2 可见光条件下光催化降解染料治
                                                               25  ℃超声 15 min。然后，将溶液转移到带有聚四氟
            理水污染问题提供一种解决方案。
                                                               乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在烘箱（180  ℃）中
                                                               保持恒温反应 6 h 后降至室温。最后，将反应产物
            1   实验部分
                                                               用蒸馏水洗涤，–50  ℃冷冻干燥 48 h 得到光催化剂
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            1.1   试剂与仪器                                        Bi /Bi 2 O 2 CO 3 /N-TiO 2 。不加入硝酸铋溶液 a，按上述
                 钛酸丁酯、冰乙酸，AR，天津市科密欧化学试                         步骤制备对比材料 N-TiO 2 。
            剂有限公司；乙醇、五水合硝酸铋，AR，凯玛特（天                           1.3   光催化降解罗丹明 B 实验
            津）化工科技有限公司；脱水乙酸锂、苯醌（BQ）、                               利用安装氙灯灯源并带有滤光片（λ>420 nm）
            罗丹明 B，AR，天津市光复科技发展有限公司；N,N-                        的光反应器进行光催化降解实验。室温下，将 15 mg
            二甲基甲酰胺，AR，利安隆博华医药化学有限公司；                           不同光催化剂加入到 30 mL 罗丹明 B 水溶液（质
            乙二醇、叔丁醇（t-BuOH）、乙二胺，AR，天津市                         量浓度 20 mg/L）中形成悬浮液，将其在黑暗中搅
            江天化工技术有限公司；硫酸钠，AR，天津市风船                            拌 1 h 使催化剂达到吸附-脱附平衡。然后，进行光
            化学试剂科技有限公司；乙二胺四乙酸二钠（EDTA-                          催化反应，每隔 30 min 收集 2.5 mL 悬浊液，用 L8
            2Na），AR，国药集团化学试剂有限公司。所用水均                          型紫外-可见分光光度计测定上清液中剩余的罗丹
            为去离子水（天津市西青区永清源蒸馏水经销部）。                            明 B 的吸光度，并根据吸光度-罗丹明 B 质量浓度
                 X'Pert Pro 型 X 射线衍射仪，荷兰帕纳科公司；                 标准曲线计算上清液中剩余罗丹明 B 的质量浓度，评
            JEM-2100F 型透射电子显微镜，日本电子株式会社                        定催化剂对罗丹明 B 降解的光催化活性。降解率（R）
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